SBR_PAANa遇水膨胀橡胶的力学及膨胀性能研究

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1、第28卷第4期河南科学Vol.28No.42010年4月HENANSCIENCEApr.2010文章编号：1004-3918（2010）04-0407-03SBR/PAANa遇水膨胀橡胶的力学及膨胀性能研究1122吕晓华，遆永周，孙明道，宋伟强（1.河南省科学院同位素研究所有限责任公司，郑州450015；2.河南工业大学材料科学与工程学院，郑州450007）摘要：研究了SBR/PAANa混炼型遇水膨胀橡胶的力学及遇水膨胀性性能.结果表明，PAANa含量越高，SBR/PAANa膨胀性能和压缩永久变形性越高，但拉伸强度逐渐降低；相对于在去离子水中，增加金属离子

2、浓度或者金属离子电荷都会使SBR／PAANa膨胀性能下降.关键词：遇水膨胀橡胶；丁苯橡胶；聚丙烯酸钠中图分类号：TQ336文献标识码：A遇水膨胀橡胶兼具橡胶弹性和吸水树脂吸水膨胀两方面性能，是一种具有双重止水作用的功能高分子材料，在20世纪70年代一出现便引起广泛关注.目前，遇水膨胀橡胶按制备方法分为混炼型和反应型两种，其中混炼型遇水膨胀橡胶是通过将吸水性树脂与橡胶混炼、硫化而制得，具有原料易得、工艺简单、膨胀[1-4]倍率高等特点.但由于使用环境复杂，多数情况下并不需要膨胀橡胶具有特别高的膨胀倍率，以免吸水[5-7]性树脂过多脱落或者避免橡胶力学性能下降

3、过于显著.因此，本研究中制备了低膨胀倍率的遇水膨胀橡胶，并对吸水性树脂含量对膨胀性能和力学性能的影响进行了相应研究.1实验部分1．1原材料及实验设备LS28—1500E丁苯橡胶（SBR），中国石油兰州石化公司；过氧化二异丙苯（DCP），北京西中化工厂；ZnO，天津市化学试剂三厂；硬脂酸，天津市化学试剂三厂；C311炭黑，上海焦化有限公司；交联型聚丙烯酸钠（PAANa），吸水倍率＞400，细度＞400目，黄河水利科学院产品.XK160型开炼机，无锡市中凯橡塑机械有限公司；XLB型平板硫化，武汉市新洲区昌盛轻工机械设备厂；XT—300A型冲击实验机，济南鑫光试

4、验机制造有限公司；WDW—S5液晶显示电子拉力试验机，承德精密试验机有限公司.1．2混炼及硫化工艺实验配方：SBR100phr，硬脂酸2phr，氧化锌5phr，DCP4phr，C31130phr.PAANa用量分别为0，3，6，9，12phr.混炼工艺：用开炼机对SBR进行塑炼，辊温不高于65℃，包辊后依次加入硬脂酸、氧化锌、DCP等，缓慢加入炭黑，薄通5次；然后缓慢加入PAANa树脂粉，薄通5次.冷却胶料.硫化工艺：称取一定量胶料置于模具中，用平板硫化机硫化20min，加压10MPa，温度170℃.1．3性能检测拉伸性能：裁取长宽厚为80mm×10mm×

5、2mm试样，用拉力试验机检测其拉伸性能，夹具间距50mm，拉伸速率为450mm/min.遇水膨胀性能：裁取长宽厚为20mm×10mm×2mm试样，将其浸没于去离子水、盐水溶液、HCl水溶液或者NaOH水溶液中，室温下浸没一定时间后取出测量其长、宽、厚，计算体积.膨胀率采用下式计算：试样遇水后体积-试样原始体积膨胀率=×100%.试样原始体积收稿日期：2010-01-29作者简介：吕晓华（1963-），女，河南沁阳人，研究员，研究方向为聚合物辐射改性通信作者：宋伟强（1968-），男，河南临颍人，副教授，博士，研究方向为辐射化工及聚合物改性.-408-河南科

6、学第28卷第4期2结果与讨论2．1SBR/PAANa配比对膨胀橡胶力学性能的影响将PAANa混入橡胶类弹性体中可以得到具有遇水膨胀功能的混炼型遇水膨胀橡胶.高吸水性树脂含量的高低不仅决定着制品遇水膨胀性能，而且对其力学性能也会产生影响.对于同一样品，不同膨胀率时SBR/PAANa应力－应变关系不同，以m（SBR）∶m（PAANa）=100∶12为例，应力－应变关系见图1所示.如图1所示，膨胀率能显著改变SBR/PAANaabcd6的应力－应变关系，膨胀率越高，SBR/PAANa拉伸5强度越低.由此可见，对于在遇水膨胀后仍需要aP4ea0/M3b8.3%制品

7、保持较高拉伸强度的情况，应减少PAANa用力c26.8%应2d55.3%量，降低制品膨胀性，以免拉伸强度显著下降.1e81%对一般建筑或地下、水下工程用的橡胶密封0100200300400件来说，在施工时，往往要对其进行预压缩，这样应变/%才能使橡胶密封件与缝壁接触良好，确保密封效图1m（SBR）∶m（PAANa）=100∶12不同果.如果橡胶密封件的压缩永久变形较大，当膨胀率时应力－应变关系缝隙出现结构变化时，密封处就可能出现渗漏.Fig.1Stress-strainrelationshipform（SBR）∶m（PAANa）=100∶12atdiffe

8、rentswellingratio而使用遇水膨胀橡胶时通常不需要进